《2018-2019学年高中物理 19.5核力与结合能（精讲优练课型）课件 新人教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中物理 19.5核力与结合能（精讲优练课型）课件 新人教版选修3-5（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5 核力与结合能,一、核力与四种基本相互作用 1.核力:原子核内_之间的相互作用力。,核子,2.核力的特点: (1)核力是_的一种表现,在原子核内,核力比库仑力大得 多。 (2)核力是短程力,作用范围在_之内。在大于0.810-15m 小于1.510-15m的范围内表现为吸引力,在小于0.810-15m时表现为 斥力。 (3)核力的饱和性:每个核子只跟_发生核力作用。,强相互作用,1.510-15m,邻近的核子,3.四种基本相互作用:,更短,电磁,力,万有引力,【判一判】 (1)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的。 ( ) (2)核力是强相互作用力,在原子核的尺度内,核力比库仑力大得
2、多。 ( ) (3)弱相互作用的力程比强力更短。 ( ) 提示:(1)。原子核中的质子是靠强相互作用力聚在一起的。 (2)。核力是强相互作用力,在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多。 (3)。弱相互作用的力程比强力更短,为10-18m。,二、原子核中质子与中子的比例 1.自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致_。 2.较重的原子核,中子数_质子数,越重的元素,两者相差越多。,相等,大于,【判一判】 (1)在原子核的组成中,质子数等于中子数。 ( ) (2)原子核大到一定程度,原子核就不稳定了。 ( ) (3)在宇宙演化过程中,只有稳定的原子核长久地留了下来。( ),提示:(1)。在原子核的组
3、成中,质子数与中子数大致相等,对于较重的原子核中子数大于质子数。 (2)。原子核大到一定程度,核力不足以平衡它们之间的库仑力,原子核就不稳定了。 (3)。在宇宙演化过程中,只有稳定的原子核长久地留了下来,不稳定的就瓦解了。,三、结合能和质量亏损 1.结合能和比结合能: (1)结合能:原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,要把它们分 开也需要_,这就是原子核的结合能。 (2)比结合能(平均结合能):原子核的结合能与_之比称为比 结合能。比结合能_,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳 定,_的核的比结合能最大、最稳定。,能量,核子数,越大,中等大小,2.质量亏损: (1)爱因斯坦质能方程_。 (
4、2)质量亏损:原子核的质量_组成它的核子的质量之和的现象。 (3)核子在结合成原子核时出现的质量亏损m,与它们在互相结合 过程中放出的能量E的关系是_。,E=mc2,小于,E=mc2,3.比结合能应用前景: (1)中等大小的核的比结合能_,这些核最稳定。 (2)使较重的核分裂成中等大小的核,或者把较小的核合并成中等 大小的核,都将_新的结合能。,最大,释放,【判一判】 (1)组成原子核的核子越多,它的结合能就越高。 ( ) (2)结合能越大,核子结合得越牢固,原子越稳定。 ( ) (3)质量亏损表明,的确存在着原子核的结合能。 ( ) 提示:(1)。原子核凭核力结合在一起,组成原子核的核子越多
5、,它的结合能就越高。 (2)。比结合能越大,核子结合得越牢固,原子越稳定,而不是结合能。 (3)。质量亏损表明,的确存在着原子核的结合能。,一、根据核力的性质解释原子核的稳定性 思考探究: 如图为3H和3He的原子核结构示意图。,(1)核子之间都有相互作用的核力,说明核力与电荷有什么关系? (2)质子之间除了核力外还有什么作用力? 提示:(1)说明核力与电荷无关。 (2)质子之间除了核力外还有库仑力。,【归纳总结】 1.核力的性质: (1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现。 (2)核力是短程力。约在10-15m数量级时起作用,距离大于0.810-15m时为引力,距离小于0.8
6、10-15m时为斥力,距离为1010-15m时核力几乎消失。 (3)核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力,而不是与核内所有核子发生作用。 (4)核力具有电荷无关性。核力与核子电荷无关。,2.原子核中质子与中子的比例关系: (1)较轻的原子核质子数与中子数大致相等,但对于较重的原子核中子数大于质子数,越重的原子核,两者相差越多。 (2)形成原因: 若质子与中子成对地人工构建原子核,随原子核的增大,核子间的距离增大,核力和电磁力都会减小,但核力减小得更快。所以当原子核增大到一定程度时,相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力,这个原子核就不稳定了。,若只增加中子,因为中子与
7、其他核子没有库仑斥力,但有相互吸引的核力,所以有助于维系原子核的稳定,所以稳定的重原子核中子数要比质子数多。 由于核力的作用范围是有限的,以及核力的饱和性,若再增大原子核,一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用,这时候再增加中子,形成的核也一定是不稳定的。,【特别提醒】 (1)核力表现方面:核力并不只是引力,当距离小于0.810-15m时,表现为斥力,核子不会融合在一起。 (2)原子核的质子数与中子数方面:较轻的原子核,质子数与中子数差不多,较重的原子核中子数大于质子数。,【典例示范】关于原子核中质子和中子的说法,正确的是( ) A.原子核中质子数和中子数一定相等 B.稳定的重原子核里,
8、质子数比中子数多 C.原子核都是非常稳定的 D.由于核力的作用范围是有限的,核力具有饱和性,不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在,【解题探究】 (1)原子核内的质子数与中子数的分配比例是怎样的? 提示:轻核中质子数与中子数大致相等,重核中中子数大于质子数。 (2)原子核能否无节制地增大? 提示:不能。由于核力的作用范围是有限的,以及核力的饱和性,原子核内的核子越多,原子核越不稳定。,【正确解答】选D。由稳定核的质子数与中子数的关系图像可知,质量越大的原子核内中子数比质子数多得越多,故A、B错误;原子核可以发生衰变,故C错误;由核力作用特点可知,核子数越多的原子核越不稳定,故D正确。,【过关训练
9、】 1.(2015石家庄高二检测)关于核力的说法正确的是 ( ) A.核力同万有引力没有区别,都是物体间的作用 B.核力就是电磁力 C.核力是短程力,作用范围在1.510-15m之内 D.核力与电荷有关,【解析】选C。核力是短程力,超过1.510-15m,核力急剧下降几乎消失,故选项C正确;核力与万有引力、电磁力不同,故选项A、B错误;核力与电荷无关,故选项D错误。,2.对原子核的组成,下列说法正确的是 ( ) A.核力可使一些中子组成原子核 B.核力可使非常多的质子组成原子核 C.不存在只有质子的原子核 D.质量较大的原子核内一定有中子,【解析】选D。由于原子核带正电,不存在只有中子的原子核
10、,但核力 也不能把非常多的质子聚集在一起组成原子核,原因是核力是短程力, 质子之间还存在“长程力”库仑力,A、B错误;自然界中存在只有 一个质子的原子核,如 ,C错误;较大质量的原子核内只有存在一些 中子,才能削弱库仑力,维系原子核的稳定,故D正确。,【补偿训练】 1.下列说法正确的是 ( ) A.质子数与中子数相等的原子核最稳定 B.若两个核子间的距离为1.210-15m,则它们间的核力表现为引力 C.两个核子间的核力一定为引力 D.两个质子间的核力与库仑力一定是一对平衡力,【解析】选B。中等质量的原子核最稳定,但这些原子核内的质子数 和中子数不一定相等,A错误;两个核子间的距离0.810-
11、15mr1.5 10-15m时表现为引力,r0.810-15m时表现为斥力,B正确,C错误。一个质子可以受到多个质子对它的库仑力作用,而核力只发生在相邻的核子间,两个质子间的核力与库仑力不一定形成平衡力,D错误。,2.(多选)核力的特点是 ( ) A.核力是一种强相互作用 B.核力是一种长程力,任意两个核子间都存在核力 C.核力只发生在质子之间或质子和中子间,中子间不存在核力 D.核力具有饱和性 【解析】选A、D。核力是一种强相互作用,A正确;但是核力是一种短程力,仅仅存在于相邻的核子之间,相邻的核子可以是质子和质子,也可以是质子和中子,还可以是中子和中子,因此B、C错误,D正确。,【规律方法
12、】记忆核力特点技巧 (1)核子既包括质子也包括中子,质子带电中子不带电,所以核力与电荷无关。 (2)原子核非常小,所以核力属于短程力。 (3)质子间是库仑斥力,核力比库仑力大得多,属于强相互作用力。,二、结合能与原子核的稳定性 思考探究: 如图所示为原子核的比结合能示意图。,(1)比结合能最小的是什么原子核?说明什么问题? (2)随着质量数的增加,比结合能曲线整体上有什么变化规律? 提示:(1)是氘原子核,说明氘原子核不稳定。 (2)随着质量数的增加,比结合能曲线整体上先增大再减小,中等大小核的比结合能最大最稳定。,【归纳总结】 1.结合能:要把原子核分开成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时
13、放出的能量。 2.比结合能:等于原子核的结合能与原子核中核子个数的比值,它反映了原子核的稳定程度。,3.比结合能曲线:不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所 示。 从图中可看出,中等质量原子核的比结合能最大,轻核和重核的比结合 能都比中等质量的原子核要小。,4.比结合能与原子核稳定的关系: (1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度,比结合能越大,原子核就越难拆开,表示该原子核就越稳定。 (2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核,比结合能都比较小,表示原子核不太稳定;中等核子数的原子核,比结合能较大,表示原子核较稳定。,(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时,就可能释放
14、核能。例如,一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核,或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核,都能释放出巨大的核能。,【特别提醒】 (1)原子核的稳定性方面:不是结合能而是比结合能越大原子核越稳定。 (2)核的大小与原子核稳定的关系方面:中等大小核的比结合能最大、原子核最稳定。,【典例示范】(多选)对结合能、比结合能的认识,下列说法正确的 是 ( ) A.核子结合为原子核时,一定释放能量 B.核子结合为原子核时,可能吸收能量 C.结合能越大的原子核越稳定 D.比结合能越大的原子核越稳定,【解题探究】 (1)核子结合成原子核时是放出能量还是吸收能量? 提示:释放能量。因为核子结
15、合成原子核时,核力做正功,原子核将向外释放能量。 (2)结合能越大,原子核越稳定吗? 提示:不一定。比结合能反映原子核的稳定程度,即比结合能越大,原子核越稳定。,【正确解答】选A、D。由自由核子结合成原子核的过程中,核力做正功,释放出能量。反之,将原子核分开变为自由核子,它需要吸收相应的能量,该能量即为结合能,故A正确,B错误;对核子较多的原子核的结合能越大,但它的比结合能不一定大,比结合能的大小反映了原子核的稳定性,故C错误,D正确。,【过关训练】 1.如图所示是原子核的平均核子质量A与 原子序数Z的关系图像,下列说法正确的 是 ( ) A.若D、E能结合成F,结合过程一定要释放能量 B.若
16、D、E能结合成F,结合过程一定要吸收能量 C.若C、B能结合成A,结合过程一定要释放能量 D.若F、C能结合成B,结合过程一定要释放能量,【解析】选A。D、E平均核子质量大于F平均核子质量,D、E结合成F,出现质量亏损,要释放能量,A对B错,C、B结合成A,F、C结合成B都是质量增加,结合过程要吸收能量,C、D错。,2.一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式 为 。该反应放出的能量为Q,则氘核的比 结合能为 。,【解析】方程式： 核子结合成原子核要放出能量,这个能量叫原子核的结合能。它的 结合能与核子数之比,称作比结合能,由题意知氘核的核子数为2, 所以比结合能为 答案:,【补偿训练】 1.(多选)某种原子序数大于90的原子核不稳定,分裂成三个质量较小的新核和某种射线,关于该分解过程正确的是( ) A.一定
